JPS63147947A - エンジンの吸気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、スロワ１−ルハルブをステッピングモータで
開閉駆動することによりエンジンへの吸気にを制御する
エンジンの吸気社制御装置に関するしのである。

［従来の技術ＨＪひ＝　１’、”ｌ廊点、〕一般の自動
車では、エンジンの吸気通路中にスロットルバルブが設
けられ、このスロットルバルブが運転者によるアクセル
ペダルの操作と連動して開閉される。これによりエンジ
ンの吸気量がアクセルペダルの操作量に応じて制御され
る。

かかる吸気量の制御３９は、＋；を来では、スロットル
バルブとアクセルペダルとを、リンクまたは、ワイヤ等
の（ｆｉ械的な連結手段により、互いに連動し合うよう
連結することによって達成されている。

しかし、このような機械的連結手段を用いたものでは、
スロットルバルブとアクセルペダルとの位置関係が制約
される結果、自動車への搭載位置の白山度が少ないとか
、経年変（ヒによる機械的連結手段のガタ等によりスロ
ットルバルブとアクセルペダルとの良好な連動か阻害さ
れる等の問題がある。また、近年自動車の定速走行や自
動暖気運転や無人運転等に対処するには、別のスロット
ルバルブ駆動装置を・ピ・要とする点で不利である。

このような不具合に対する対策としてスロットルバルブ
を開ループ制御が可能なステッピングモータで駆動する
リンクレススロットル装置が知られている。

ところで、一般の自動車用エンジンの吸気景制御におい
ては、単一のスロットルバルブによる場合、全閉から全
開までの約８５度をＯ，Ｌ秒程度で回動させる高速応答
性と、±０゜１度程度の分解能で開度制御する精度とが
要求される。

しかし、上述のような高速応答性と高分解能を達成する
のに、単一のスロットルバルブとこれを駆動する単一の
ステッピングモータとを用いた場合には、ステッピング
モータの１ステップ当りの回転角は散大０．２度とする
必要がある。しかし、２相ステツピングモータで１−２
相励磁を採用した場合であっても、ステップ角は、ロー
タ歯数５０のもので、０．９度、歯数１００のもので０
゜４５度しか実現できず、これ以上の歯数のロータを製
作することは、機械加工上困難であり、ＶＩＩｔ度も低
下する。

また、ステッピングモータの歯数を増加させずに分解能
を向上させるには、スロットルバルブの軸とモータの軸
を分離して減速ギヤを設ければ、ステップ角を減速比に
応じて代えられるが、ステッピングモータのパルスレー
トが上昇し、モータの動作が不安定となると共にギヤの
バックランシュにより位置決め精度が低下する。

このように１つのスロットルバルブとステッピングモー
タでは、応答性と分解能を同時に確保することが難しい
ので、特開昭５７−１１６１４０号公報に記載されてい
るように、吸気通路にバイパス通路を艮け、それぞれに
ステッピングモータを配置して、主通路で′ＩＩ調整を
、バイパス通路で微調整を行ない、パルスレー１−を」
ユげることなく、分解能を確保する方法が提案されてい
るが、ステッピングモータ及びその駆動回路が各々２組
必要となり、構成が複雑になる。

本発明は上記も（来の問題点を解決するためになされた
もので、単一のステッピングモータでパルスレートを上
げることなく、高い分解能と応答性を確保し、エンジン
の吸気微制御を行なうことができるエンジンの吸気凰制
御装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 」二記問題点を解決するためになされた本発明は、第１
図に示すように、 吸気通路Ｍ１に、回転軸Ｍ２で回転自在に支持されたス
ロットルバルブＭ３と、 このスロットルバルブＭ３の回転軸Ｍ２にロータＭ５の
出力軸Ｍ６を一体的に連結し、ロータＭ５の周囲に配設
されたＦＷ、敗の磁極Ｍ７への励磁を切り換え、該ロー
タＭ５を回転駆動するステッピングモータＭ８と、 このステッピングモータＭ８へ駆動制御信号を出力する
制御手段Ｍ９と を備え、 上記制御手段Ｍ９は、互いに隣接する磁％ｉＭ７に加え
る駆動制（ｉｆ他信号デユーティ制御するディザ制御部
ＭＩＯを有することを特徴とする。

ここで、本発明に適用可能なエンジンとしては、気化器
式または燃料噴射式の何れであってもよい。

［作用］ 本発明のエンジンの吸気鼠制御装置では、アクセルセン
サ等からの信号に基づいて制御手段Ｍ９にてスロットル
バルブＭ３の目標開度が演算され、駆動制御信号がステ
ッピングモータＭ８に出力される。これにより、ステッ
ピングモータＭ８は出力軸Ｍ６と一体となった回転軸Ｍ
２を回動させることにより、スロットルバルブＭ３の開
度を調整する。この開度調整によりエンジンの吸気嶽が
ｊｔｌ整される。

本制則において、例えば、スロットルバルブＭ３の現在
開度と目標開度との偏差がステップ角以上の場合には、
制御手段Ｍ９からステッピングモータＭ８へ所定ステッ
プ角度毎の回転制御が実行され、一方、現在開度と目標
開度との偏差がステップ角以下の場合には、制御手段Ｍ
９のディザ制御部Ｍ１０からステッピングモータの隣接
する磁極Ｍ７に対してデユーティ制御が行われる。

次に、本発明の制御原理について第２図ないし第４図に
したがって説明する。第２図のステッピングモータは、
２相４極の磁極φ１〜φ４と、ロータＲとを有し、磁極
φ１〜φ４への励磁電圧をスイッチ８１〜Ｓ４（第３図
）で切り換える。いま、磁極φ１が励磁されてロータＲ
が第２図（Ａ）に位置している状態から、磁極をφ２→
φ３→φ４に切り損えたときロータＲは第２図（Ｂ）、
第２図（Ｃ）、第２図（Ｄ）へと回転する。このような
制御をスロットルバルブの現在開度と目標開度との偏差
がステップ角以上のときに実行する。

一方、＆ｌｉ極φｌおよび磁極φ２へのｌＯ＆ｌｌ電流
を交互に切り換えると、すなわち、第４図に示すように
、周期Ｔの範囲で駆動間隔りでスイッチＳ１およびスイ
ッチＳ２を切り換える制御を行なう、これにより、ロー
タＲは、磁極か１と磁極φ２との間でデユーティ比に比
例した位置に制御されることから、スロットルバルブも
ロータＲの回転角度に比例した開度に位置する。このよ
うなディザ制御をスロツトルバルブの現在開度と目標開
度との差がステップ角以下のときに実行する。これによ
り、スロットル開度の分解能の高い制御を行うことがで
きる。

［実ｈ＠例］ 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。第
５図は本発明の一実施例によるエンジンの吸気策制御を
示す構成図であり、１は吸気通路であり、この吸気通路
ｌにはスロットルバルブ装置３が収り付けられている。

スロットルバルブ装置３は、スロットルバルブ５および
ステッピングモータ７を中心に構成されている。すなわ
ち、スロットルバルブ装置３のボディ９内には、軸受１
１で回転自在に支持された回転軸１３が設けられており
、この回転軸１３には、スロットルバルブ５がネジ１５
で装着されている。また、上記回転軸１３の一端部の雄
ネジ部１５には、リターンスプリン１７でスロットルバ
ルブ５の閉じ方向にばね力が付勢されたアーム１９がナ
ツト２１により締結されている。また、回転軸１３の池
準部はステッピングモータ７の出力軸２５と一体になっ
ている。ステッピングモータ７の出力軸２５は、他端部
で軸受２７により回転自在に支持されると共に、外周部
に積層鉄心からなるロータ２９が装着されている。この
ロータ２９の外周には、周方向に等間隔の１００個の歯
部が形成されている。また、ロータ２９に対して所定間
隙を有し、かつヨーク３１内にステータ３３が装着され
ており、このステータ３３は積層鉄心に励磁巻ｆｆ１３
５が巻回された２相４極の磁極３７を有している。上記
磁極３７は２相４極であり、ロータ２９の外周部に１０
０個の歯部が形成されているから、磁極の励磁の切り換
えにより０．９度のステップ角が得られる。

このステッピングモータ７への制御信号は電子制＋３１
装￥１５０から出力される。電子制御装置５０は、周知
のマイクロコンピュータから構成され、ずなわち、ＣＰ
Ｕ５１．ＲＯＭ５３、ｒ（ＡＭ５５および人出力インタ
ーフェース５７等から構成され、アクセルペダル６１の
踏込黴を検出するアクセルセンサ６３からの検出１８号
、車速センサ６５およびスロットルポジションセンサ６
７等からの検出信号に基づいて所定の演算を行ない、ス
テッピングモータ７へ駆動で８号を出力する。

次に、上記電子制御装？！５０のＲＯＭ５３に格納され
た第６図のプログラムに基づいて実行される処理につい
てｊ（ト明する。まず、ステップ１００にてアクセルセ
ンサ６３および車速センサ６５がらの検出１８号に晶づ
いて目標スロットル開度θＰが演算され、次のステップ
１１０にて、現在のスロットル開度θＳをスロットルポ
ジションセンサ６７から読み込む。続いて、ステップ１
２０にて目標スロットル開度θＰと現在のスロットル開
度θＳとの偏差へ〇を求める。そして、次のステップ１
３０にて偏差Δθがステップ角以」−が否かについて判
定し、ステップ角以下の場合には、ステップ１４０へ進
み、通常モード制御を実行し、一方、ステップ角以下の
場合には、ステップ１５０のディザ制御に進む。

通常モード制御では、各磁極３７を１４０次切り換えて
１ステツプで、０．９度毎の回転駆動が行なわれ、目標
スロットル開度に達したときに制御を終了する。このと
き、例えば、１０００ｐｐｓのパルスレートで制御して
も、スロットル全開と全開との８５度が約０．１秒で動
作できる。

一方、ディザ制御では、隣接する磁極間でデユーティ制
御を実施し、現在のスロットル開度θＳが目標スロット
ル開度θＰに達したときに制御を終了する。そして、デ
ユーティ比を２０％、４０％、６０％、８０％に変化さ
せ、ステップ角０．９度に対して０．１８度相当の分解
能の制御を行なう。

本実施例の制御による結果は第７図および第８図に示す
ようになり、すなわち、第７図のスロットルバルブ開度
の時間変化のグラフで表すように、高速応答性が要求さ
れる加速時等に実行される通常モードの制御では、スロ
ットル開度θａおよびθｂのように０．９度のステップ
角でスロットルバルブ５は回転駆動され、一方、ディザ
制御は、例えば、車速を一定にして走行するいわゆるオ
ートドライブ走行時に実行され、２０％、４０％。

６０％、８０％のデユーティ制御により、４つの開度、
つまり、０．９１５度毎のθｄｉ〜θｄ４の分解能でス
ロワ１−ルバルゾ５の制御ができることが示されている
。

また、第８！：ｊＵの縦軸に吸気址、横軸にデユーティ
比で示すグラフに表されているように、それぞれのスロ
ットル開度θａ、θｄｉ〜θｄ４、θｂに比例した吸気
量が得られている。

したがって、上記実ｈｆＡＰＡによれば、スロットル開
度の全口１から全開までを０．１秒で、０．９度の分解
能で行うことでき、しかも、微少な開度制御の場合には
、０．２１ｆｆｉ以下の分解能で精密にスロットルバル
ブ５の開度制御を行え、エンジンの吸気址制陣を高精度
に実行できる。

また、スロットルバルブ５の軸１３とステッピングモー
タフの出力軸２５が一体的に連結されているので、バッ
クラッシュもなく位置決め精度も高い。

なお、上記実Ｉ１１例では２相４極、１００歯のステッ
ピングモータで説明したが、これに限らす相数、磁極、
歯数の異なるものについても同様な効果を奏することが
可能である。また、１ステツプ角内のディザ制御を、さ
らに細かくしてより高い分解能が得られるようにしても
よく、これにより定速走行や暖機運転時における吸気址
制御がさらに精度よくなされるようになる。

１発明の効果１ 以上説明したように、本発明によれば、単一のステッピ
ングモータで、高い分解能と応答性を確保し、エンジン
の吸気兼制御できるエンジンの吸気量制御装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１（７Ｉは本発明の構成の一例を示す構成図、第２Ｉ
２１は本発明の詳細な説明する説明図、第３図は同原理
を説明するための回１ｉ１１図、第４図はディザ制御を
説明するためのタイムチャート、第５図は本発明の一実
施例によるエンジンの吸気量制御装置を示ず構成図、第
６図は同実施例のフローチャート、第７１Ｎおよび第８
図は同実施例の作用効果を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸気通路に回転軸で回転自在に支持されたスロットルバ
   ルブと、 このスロットルバルブの回転軸にロータの出力軸を一体
   的に連結し、ロータの周囲に配設された複数の磁極への
   励磁を切り換え、該ロータを回転駆動するステッピング
   モータと、 このステッピングモータへ駆動制御信号を出力する制御
   手段と を備え、 上記制御手段は、互いに隣接する上記磁極に加える駆動
   制御信号をデューティ制御するディザ制御部を有するこ
   とを特徴とするエンジンの吸気量制御装置。